Этиловый эфир диазоуксусной кислоты, диазокетоны.

Введение.

Алкилирующие агенты - весьма ценные реагенты в органическом синтезе. Алкилированием называется процесс введения алкильной группы (радикала) в молекулу вместо атома водорода:

_{алкилир.агент}

_{R-H ---------------6 R-R'}

Для наиболее легкого замещения водорода на алкильную группу необходимо, чтобы водород в молекуле обладал достаточной подвиж­ностью. Следовательно, алкилированию подвергаются кислоты Бренсте­да: C-H, N-H, O-H, S-H кислоты.

Наиболее часто в качестве алкилирующих соединений применяют вещества, содержащие полярную связь R-X, например, алифатические галогенпроизводные, алкилсульфаты и др. сложные эфиры, диазосоеди­нения. В этом реферате рассматриваются вопросы алкилирования раз­личных веществ с помощью диазосоединений, а также свойства, синтез диазосоединений и некоторые способы алкилирования ими.

Первое алифатическое диазосоединение впервые получил Курциус действием HNO₂ на эфиры a-аминокислот. Некоторые реакции этих ве­ществ оказались сходными с реакциями ароматических диазосоедине­ний, поэтому они были названы эфирами диазокарбоновых кислот.

Позже, в 1894 г. Пейхманом были получены простейшие алифати­ческие диазосоединения - диазометан и др., притом довольно сложны­ми путями.

В настоящее время алифатические диазосоединения и особенно диазометан получили широкое распространение в качестве реагента в лабораторной практике.

Строение алифатических диазосоединений.

Курциус предложил алифатическим диазосоединениям строение с трехчленным циклом, а Анджели и Тиле - линейную структуру:

N

R-C         R-CH=N N       R-СH=N=N

N

I                 II                     III

На основании данных электронографического метода было уста­новлено, что молекулы алифатических диазосоединений имеют линейное строение. Вначале такой результат был несколько неожиданным, т.к. предполагалось, что диазосоединения соответствуют структурам II или III, а они имеют сильные частичные заряды на атомах C и N, вследствие чего они должны иметь значительный дипольный момент. Однако оказалось, что диазометан, например, имеет дипольный мо­мент, равный всего 1.4710^-18.

На основании теории резонанса в настоящее время можно утверж­дать, что молекула диазометана представляет собой среднее между структурами II и III, т.е.

R-CH-N=N

Длина связи С-N в молекуле диазометана составляет 0.134 нм, а длина связи N-N 0.113 нм, что ближе к длине тройной, чем двойной связи, т.е. длина связи C-N несколько меньше,

чем N-N вследствие наличия незначительного смещения электронной

плотности в молекуле диазометана. Частота валентного колебания

n_N-N лежит в области 2000-2200 см^-1.

Стабильность диазосоединений очень сильно зависит от того, находятся ли группировки с кратными связями при углеродном атоме около диазогруппы (эффект сопряжения). Этим фактом можно объяснить большую стабильность диазокетонов, эфиров диазокарбоновых кислот по сравнению с диазоалканами.

Диазоалканы и диазометан.

К алифатическим диазосоединениям относятся вещества следующе­го строения:

R'                          R'                          R'

C-N=N 56      C=N=N   56 C-N=N

R                           R                           R

(где R и R' = H, Alk).

Алифатические соединения стабилизируются в форме имида. Диазометан CH₂N₂ - простейшее диазосоединение алифатического

ряда. Он может образовываться действием щелочи и гидразина на хло­роформ:

CHCl₃ + H₂N-NH₂ + 3KOH -6 CH₂N₂ + 3KCl + 3H₂O.

Удобнее получать диазометан действием щелочи на нитрозомети­луретан, нитрозометилмочевину и др. нитрозометиламиды (см. Получе­ние диазоалканов).

Диазометан представляет собой весьма токсичный газ желтого цвета, который при температуре около 0^оС переходит в жидкость. Ди­азометан при нагревании чрезвычайно сильно взрывает. Диазометан наиболее часто применяется как алкилирующий агент (метилирующий) и применяется в виде свежеприготовленного эфирного раствора, обраще­ние с которым удобно и безопасно.

Высшие диазоалканы - жидкие или твердые окрашенные в цвет от желтого до красного вещества. Весьма токсичны, при нагревании взрываются. Более устойчивы, чем высшие диазоалканы.

Получение диазоалканов.

Получают диазоалканы следующими методами:

а) щелочная обработка ацил-, карбамоил- или тозил-N-нитроза­минов, а также N-тозилгидразонов, например:

_KOH

_{Ar-CH=NNSO2HC6H4CH3 -------6 Ar-CHN2.}

б) окислением гидразонов:

Hg²⁺

^(C₆^H₅⁾₂^C=NNH₂ ^{-------6 (C}₆^H₅⁾₂^CN₂^.

в) обработкой оксимов хлорамином или О-сульфонилгидроксилами­ном (HO₃SONH₂):

ClNH₂

_{RCOCH=NOH -------6 RCOCHN2.}

г) действием азотистой кислоты на a-аминоэфиры:

HNO₂

_{H2NCH2COOR -------6 N2CHCOOR}

Диазоалканы нельзя получать диазотированием первичных аминов, поскольку в молекулах последних нет активированного a-водородного атома, так что образовавшийся алкилдиазониевый ион быстрее распа­дается с выделением азота, чем депротонируется до диазоалкана. По­этому для получения таких диазосоединений приходится прибегать к обходному пути: нитрозируют ацилированный первичный алифатический амин и ацилнитрозоалкиламин подвергают щелочному распаду:

O CH₂-R' +2OH^-                             O

R-C-N               ---------6 R-C                    + ^-O-N=N-CH₂-R'

N=O        -H₂O                     O

   

R-CH₂-N=N-O^- --------6 |R-CH-N=N|56 R-CH=N=N | = R-CH N N

-OH^-        [ ]

Образующийся промежуточно диазотат распадается до диазоалка­на.

Из множества нитрозамидов для получения диазоалканов особенно удобными оказались нитрозоалкилмочевины, нитрозоалкилуретаны и нитрозоалкилтолуолсульфамиды.

По способу, приведенному выше, можно получать с удовлетвори­тельными выходами только низшие диазоалканы, т.к. с увеличением длины цепи выходы сильно падают. С хорошим выходом высшие диазоал­каны могут быть получены пиролизом в вакууме литиевых солей тозил­гидразонов[1].

Методика синтеза диазометана из нитрозометилмочевины.

В колбу Эрленмейера помещают 35 мл. холодного 40% раствора KOH и 100 мл. эфира. Затем, постоянно встряхивая колбу, небольшими порциями прибавляют 0.1 моль нитрозометилмочевины. Температура при этом не должна превышать 5 ^о С. Через 10 мин. после внесения послед­ней порции сливают эфирный раствор диазометана и сушат 3 ч. над небольшим количеством твердого KOH.

Определение содержания диазометана.

а) Гравиметрическое. Прибавляют избыток n-бромбензойной кис­лоты. Избыток кислоты удаляют промыванием карбонатом натрия. Слож­ный эфир взвешивают.

б) Титриметрическое[2]. К аликвотной части раствора диазоме­тана прибавляют 0.2 н. эфирный раствор бензойной кислоты. Неизрас­ходованную кислоту оттитровывают 0.1 н. NaOH.

Получение диазометана из нитрозометилтолуолсульфамида - де Боер Т., Бэкер Х. В сб.: Синтезы органических препаратов. Сб. 8. Пер с англ. - М.: ИЛ, 1958. с. 7.

Этиловый эфир диазоуксусной кислоты, диазокетоны.

Этиловый эфир диазоуксусной кислоты CHN₂-COOC₂H₅ получается

действием HNO₂ на этиловый эфир аминоуксусной кислоты:

C₂H₅-OOC-CH₂-NH₂ + HNO₂ -6 C₂H₅OOC-CHN₂ + 2H₂O.

Этиловый эфир диазоуксусной кислоты - желтая вязкая жидкость с неприятным удушливым запахом, Т_пл.-22^оС, Т_кип. 140-141^о d₄²⁰

^{1.0921, n}_D^{20 1.4616, растворим в этаноле, эфире, бензоле, трудно в воде.}

Он является токсичным веществом. При неосторожном нагревании разлагается со взрывом, особенно при наличии примесей. Тщательно промытый диазоуксусный эфир может быть перегнан в небольших коли­чествах даже при атмосферном давлении.

Диазокетоны образуются при реакции ангидридов или галогенан­гидридов карбоновых кислот с диазометаном:

R-COCl + CH₂N₂ --6 R-CO-CHN₂.

Диазокетоны в щелочном растворе легко переходят в карбоновые кислоты с удлинением углеродной цепи на 1 атом (перегруппировка Курциуса).

Если реакция проводится не в щелочной среде (в присутствии триэтиламина), то отщепляющиеся HCl или карбоновая кислота реаги­руют еще с одним молем диазосоединения, образуя метилхлорид или метиловый эфир.

a-Диазокетоны являются ценными промежуточными продуктами. Их можно восстановить до метилкетонов или до a-аминокетонов. Реакция их с галогеноводородом приводит к образованию a-галогенкетонов. Также диазокетоны в присутствии воды, спирта или аммиака может быть переведен в соотв. карбоновую кислоту, эфир или амид. И нако­нец, диазокетоны могут быть применены для алкилирования различных соединений аналогично диазоалканам.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: